Intelligente Unkrautregulierung im Beet

Lasermodul

Im Laufe des Projekts ist ein Lasermodul entstanden, das in einen Feldroboter integriert werden kann.

Modellbasierte Simulationen der zeitlichen Dynamik des Systems wurden genutzt, um Bewegungsstrategien der Aktorik zu optimieren und Anforderungen an Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bremsverhalten abzuleiten.

Aktuell wird die Feldstudie zur Bewertung der Wirksamkeit des Gesamtsystems durchgeführt. Ziel ist die Untersuchung der Treffsicherheit und Effektivität der laserbasierten Beikrautregulierung unter praxisnahen Bedingungen sowie die Validierung der im Projekt entwickelten Systemoptimierungen. Die Versuche werden im Fieldlab for Digital Agriculture in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin durchgeführt. Dabei sollen neben der Robustheit des Gesamtsystems auch die Regelung der Parallelkinematik und die erreichbare Treffgenauigkeit des Lasersystems bewertet werden. Das Versuchsdesign orientiert sich an etablierten wissenschaftlichen Richtlinien, um eine standardisierte und reproduzierbare Datenerhebung sicherzustellen. Ergänzend werden weitere Bilddaten unter unterschiedlichen Licht- und Wetterbedingungen erhoben, um die Datengrundlage für die Weiterentwicklung der Detektionsalgorithmen zu erweitern.

Mechanisches Modul

Neben dem bestehenden System der Firma nAIture mit aktiv angetriebenen mechanischen Werkzeugen sind zwei weitere Varianten mit passiven und semi-aktiven Werkzeugen entstanden. Diese Varianten wurden in Labor- und Feldversuchen getestet, um die unterschiedlichen Funktionsweisen vergleichen zu können. 

Im Ergebnis hat sich das passive Werkzeug als bester Kompromiss zwischen effizientem Pflanzenschnitt und kostengünstigen bzw. wartungsfreundlichen Design herausgestellt. Das gesamte Modul umfasst neben den 12 Werkzeugen auch die Bilderfassung mit der entsprechenden Auswertetechnik und Aktorik, eine Höhenverstellung für die unabhängige Feineinstellung der Arbeitshöhe und eine Klemmstelle für einen handelsüblichen Hackrahmen. Die Bildauswertung und Werkzeugsteuerung wurde dahingehend ausgelegt und optimiert, dass bei Fahrgeschwindigkeiten bis zu 1 m/s eine präzise Bearbeitung zu gewährleistet wird. 

Die Schlagkraft eines Jätsystem ist maßgeblich von der Geschwindigkeit und der Arbeitsbreite abhängig. Um das zu demonstrieren und um für das Anbausystem des Westhof Bio zu kompatibel zu sein (6 m Arbeitsbreite), ist ein entsprechendes Traktoranbaugerät für 8 Dammreihen entstanden.

Um den Anforderungen von Kleinbetrieben gerecht zu werden, wird demnächst ein Gerät mit 3 m Arbeitsbreite vorgestellt, das nur einen Dreipunkt-Kraftheber und einen Zapfwellenanschluss benötigt. Alle weiteren Systeme werden im Gerät integriert sein. 

Eine weitere Thematik ist die Materialauswahl des Werkzeuges. Das Jätmesser ist als Kantteil ausgeführt und wurde aus verschiedenen Edelstählen, gehärteten bzw. ungehärteten Mangan-Bor-Stählen gefertigt und im Verschleißversuchsstand der TU Dresden getestet. Die Ergebnisse flossen in die Entwicklung mit ein.